Metabolizam gvožđa kod čoveka

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Dijagram prikazuje generalizovani pregled ćelijske homeostaze gvožđa kod ljudi. Unos gvožđa se može odvijati putem endocitoze transferinskim receptorom 1 ili putem importera fero gvožđa DMT1 i ZIP14, kojima je neophodna aktivnost reduktaza gvožđa kao što su STEAP2, SDR-2 i Dcytb. Intraćelijsko gvožđe može da bude uskladišteno u feritinu, korišteno za biosintezu proteina, ono može da učestvuje u formiranju reaktivnih kiseoničnih vrsta (ROS) i ono može da učestvuje u regulaciji transkripcije posredstvom IRP1/2. Eksport se odvija kroz feroportin, čemu često pomaže hefaestin (Hp) i/ili ceruloplasmin (Cp), a zaustavlja hepcidin.

Metabolizam gvožđa kod čoveka je set hemijskih reakcija koje održavaju ljudsku homeostazu gvožđa na sistemskom i ćelijskom nivou. Gvožđe je neophodno telu, ali je isto tako potencijalno toksično, i kontrolisanje nivoa gvožđa u telu je od kritične važnosti za mnoge aspekte ljudskog zdravlja i sprečavanje bolesti. Hematolozi imaju poseban interest u sistemski metabolizam gvožđa jer je ono esencijalno za crvena krvna zrnca, u kojima je najveći deo gvožđa u ljudskom telu sadržan. Razumevanje metabolizma gvožđa je isto tako važno za razumevanje bolesti usled prezasićenosti gvožđem, kao što je nasledna hemohromatoza, i deficijencije gvožđa, kao što je anemija deficijencije gvožđa.

Značaj regulacije gvožđa[уреди]

Strukture Hema B; Fe je hemijski simbol za gvožđe, II označava njegovo oksidaciono stanje.

Gvožđe je esencijalni bioelement za većinu formi života, od bakterija do sisara. Njegov značaj leži u njegovoj sposobnosti da posreduje transfer elektrona. U svom fero stanju, gvožđe deluje kao donor elektrona, dok u feri stanju deluje kao akceptor. Stoga, gvožđe ima vitalnu ulogu u katalizi enzimatskih reakcija u kojima dolazi do elektronskog transfera (redukciji i oksidaciji, redoks). Proteini mogu da sadrže gvožđe kao deo različitih kofaktora, kao što su gvožđe sumporni klasteri (Fe-S) i hem grupe, koji se formiraju u mitohondrijama.

Ćelijska respiracija[уреди]

Ljudskim ćelijama je neophodno gvožđe da bi mogle da dobijaju energiju u vidu ATP molekula u višestepnom procesu poznatom kao ćelijska respiracija, specifičnije iz oksidativne fosforilacije u mitohondrijskim kristama. Gvožđe je prisutno u gvozdeno-sumpornim klusterima i hem grupama u proteinima lanca transporta elektrona koji generišu protonski gradijent čime se omogućava ATP sintazi da sintetiše ATP (hemiosmoza).

Hem grupe su deo hemoglobina, proteina prisutnog u crvenim krvnim zrncima koji učestvuje u transportu kiseonika od pluća do tkiva. Hem grupe su isto tako prisutne u mioglobinu kojim se skladiđti i difuzno prenosi kiseonik u mišićnim ćelijama.

Kiseonikčni transport[уреди]

Ljudskom telu je neophodno gvožđe za transport kiseonika. Kiseonik (O2) je potreban radi funkcionisanja i opstanka skoro svih ćelijskih tipova. Kiseonik se transportuje iz pluća do ostatka tela vezan za hem grupu hemoglobina u eritrocitima. U mišićnim ćelijama, gvožđe je vezano u mioglobinu, koji reguliše njegovo oslobađanje.

Toksičnost[уреди]

Gvožđe je isto tako potencijalno toksično. Njegova sposobnost da donira i prima elektrone znači da ono može da katalizuje konverziju vodonik peroksida u slobodne radikale. Slobodni radikali mogu da naprave štetu u raznim ćelijskim struktura, i ultimatno da dovedu do smrti ćelije.[1]

Gvožđe vezano za proteine ili kofaktore kao što je hem je bezbedno. Takođe, virtualno ne postoje potpuno slobodni joni gvožđa u ćeliji, pošto oni s lakoćom formiraju komplekse sa organskim molekulima. Međutim, deo intraćelijskih jona je vezan u niskoafinitetnim kompleksima, i naziva se labilnim gvožđem ili „slobodnim” gvožem. Gvožđe u takvim kompleksima može da urokuje štetu kao što je gore opisano.[2]

Da bi se sprečila takva vrsta štete, sve životne forme koje koriste gvožđe vezuju atome gvožđa za proteine. Ovo vezivanje omogućava ćelijama da koriste gvožđe uz istovremeno ograničavanje njegove sposobnosti da nanosi povrede.[1][3] Tipično su intraćelijske koncentracije labilnog gvožđa kod bakterija na nivou od 10-20 mikromola,[4] mada one mogu da budu deset puta veće u anaerobnom okruženju,[5] gde su slobodni radikali i reaktivne kiseonične vrste ređe. U ćelijama sisara, koncentracije intraćelijskog labilnog gvožđa su tipično manje od 1 mikromola, što je manje od 5 procenata ukupnog ćelijskog gvožđa.[2]

Reference[уреди]

  1. 1,0 1,1 Conrad ME, Umbreit JN (април 2000). „Disorders of iron metabolism”. The New England Journal of Medicine. 342 (17): 1293—4. PMID 10787338. doi:10.1056/NEJM200004273421716. 
  2. 2,0 2,1 Kakhlon O, Cabantchik ZI (2002). „The labile iron pool: characterization, measurement, and participation in cellular processes”. Free Radical Biology and Medicine. 33 (8): 1037—1046. doi:10.1016/s0891-5849(02)01006-7. 
  3. ^ Andrews NC (децембар 1999). „Disorders of iron metabolism”. The New England Journal of Medicine. 341 (26): 1986—95. PMID 10607817. doi:10.1056/NEJM199912233412607. 
  4. ^ Yan Y, Waite-Cusic JG, Kuppusamy P, Yousef AE (јануар 2013). „Intracellular free iron and its potential role in ultrahigh-pressure-induced inactivation of Escherichia coli”. Applied and Environmental Microbiology. 79 (2): 722—724. PMC 3553779Слободан приступ. PMID 23124235. doi:10.1128/aem.02202-12. 
  5. ^ Yamamoto Y, Fukui K, Koujin N, Ohya H, Kimura K, Kamio Y (2004). „Regulation of the intracellular free iron pool by Dpr provides oxygen tolerance to Streptococcus mutans.”. Journal of Bacteriology. 186 (18): 5997—6002. PMC 515136Слободан приступ. PMID 15342568. doi:10.1128/jb.186.18.5997-6002.2004. 

Literatura[уреди]

Spoljašnje veze[уреди]